《Clinical and Experimental Medicine》：The role of tumor-associated macrophages in cancer development and their significance as prognostic markers
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这篇综述系统阐述了肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）在肿瘤微环境（TME）中的起源、极化（M1/M2表型）及其在癌症转移中的关键作用。文章强调了TAMs作为丰富的肿瘤浸润细胞，其积累与不良预后相关，并探讨了通过调节其极化（如靶向STAT6、PI3K/Akt等通路）以实现癌症治疗（如胃癌、乳腺癌）的潜力。
巨噬细胞：肿瘤微环境中的双面角色
巨噬细胞是一类具有高度可塑性的免疫细胞，在免疫防御、肿瘤稳态和伤口修复中扮演关键角色。过去二十年间，作为最丰富的肿瘤浸润间质细胞之一，巨噬细胞在肿瘤中的作用逐渐明晰。在肿瘤微环境（TME）中，这些细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）。正常情况下，TAMs应通过触发直接细胞毒性和抗体介导的免疫反应来抑制肿瘤细胞。然而，它们也被证实参与了癌症的进展。
TAMs的起源与异质性
TAMs具有多样的起源和功能，使其区别于肿瘤中的其他髓系细胞。它们要么来源于组织驻留巨噬细胞，要么来源于被募集到不同肿瘤部位的单核细胞衍生巨噬细胞。
根据对小鼠模型的研究，以前认为TAMs主要起源于骨髓衍生的单核细胞前体，这些前体重新填充TME。当前研究支持大多数巨噬细胞起源于外周血中的循环单核细胞。在肿瘤中，肿瘤细胞产生的趋化因子C-C基序趋化因子配体2（CCL2）是通过经典单核细胞上的C-C趋化因子受体2型（CCR2）起作用的主要募集因子。
相反，一些组织驻留巨噬细胞，如肺中的肺泡巨噬细胞、脑中的小胶质细胞和肝中的库普弗细胞，并非来源于血液单核细胞。这些巨噬细胞的起源以及其自我更新、增殖和替换的机制尚未完全明了。
在肿瘤发展的早期阶段，组织驻留巨噬细胞聚集在肿瘤周围，以促进免疫逃逸、诱导调节性T细胞反应，并支持上皮-间质转化（EMT）和肿瘤侵袭。同时，单核细胞衍生巨噬细胞被循环造血干细胞产生的细胞因子和趋化蛋白吸引到TME。然后，各种刺激物触发这些单核细胞衍生巨噬细胞分化为TAMs。
巨噬细胞的极化
巨噬细胞极化是指巨噬细胞在特定时间和地点受周围环境（如微生物、受损组织或肿瘤细胞）各种细胞外信号影响的活化过程。这种极化并非僵化固定的机制，因为巨噬细胞具有高度可塑性，能够整合多种信号。
巨噬细胞在不同的组织环境中发生特异性分化，通常分为两种主要的极化状态：促炎的M1型巨噬细胞和抗炎的M2型巨噬细胞。
经典活化的巨噬细胞，或称M1型巨噬细胞，主要被干扰素-γ（IFN-γ）等细胞因子激活。这些巨噬细胞参与促炎反应，产生如白细胞介素-12（IL-12）和IL-23等细胞因子，这些对辅助性T细胞（Th1）免疫反应至关重要。M1型巨噬细胞进一步被Toll样受体（TLR）配体和Th1细胞因子诱导，包括IFN-γ、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和集落刺激因子2（CSF-2）。这些细胞具有很强的抗原呈递能力。此外，由于它们能够分泌活性氧（ROS）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）以及促炎细胞因子如IL-6、IL-1β和TNF-α，M1型巨噬细胞能高效清除病原体和肿瘤细胞，使其成为抗肿瘤免疫的重要组成部分。
另一方面，TAMs在TME中的特征是具有M2样特征，与M1型巨噬细胞相比，其抗炎细胞因子、血管生成因子、清道夫受体和蛋白酶水平升高。TAMs通过促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移，在连接炎症与癌症进展中起着关键作用。它们还刺激肿瘤血管生成，并抑制由T细胞介导的抗肿瘤免疫反应，从而促进肿瘤生长。
M2型巨噬细胞，也称为“修复”巨噬细胞，因为它们刺激组织修复，由抗炎细胞因子如IL-4、IL-10、IL-13和转化生长因子-β（TGF-β）极化。研究表明，巨噬细胞极化为M2表型可由CSF-1、IL-4、IL-13、IL-10、寄生虫感染以及其他类型的刺激触发。M2型巨噬细胞参与Th2免疫反应，包括体液免疫、伤口愈合、免疫耐受、组织重塑和碎片清除。在癌症背景下，M2型巨噬细胞通过分泌肾上腺髓质素和血管内皮生长因子（VEGFs）以及表达免疫抑制分子如IL-10、程序性死亡配体1（PD-L1）和TGF-β来支持血管生成，从而促进肿瘤生长。因此，M2型巨噬细胞通常被认为是促肿瘤或“坏”的巨噬细胞。这些巨噬细胞进一步分为亚型：M2a、M2b、M2c和M2d。
此外，TME中的几种细胞因子和信号通路影响M1/M2巨噬细胞极化。例如，由IL-4、IL-10、TGF-β和骨形态发生蛋白7（BMP-7）等信号激活的JAK/STAT6和PI3K/Akt通路促进M2巨噬细胞极化。
TAMs在促进癌症转移中的作用
转移发生在癌细胞从其原发部位扩散到周围和/或远处器官时；这个过程占癌症相关死亡率的90%。越来越多的证据表明，TAMs参与了转移的几乎每一步，包括肿瘤细胞从其原始组织脱离、准备转移前微环境、内渗、循环中肿瘤细胞的存活以及外渗。
TAMs可以通过分泌基质金属蛋白酶（MMPs）、组织蛋白酶和丝氨酸蛋白酶来降解内皮细胞基质，并分解胶原蛋白和其他细胞外基质成分，从而促进癌细胞的迁移和转移。
各种研究表明，TAMs通过产生或激活不同因子，如核因子κB（NF-κB）和炎症细胞因子及生长因子，如IL-6、IL-8、TGF-β1和TNF-α，参与上皮间质转化（EMT）的调控。EMT是上皮细胞获得间质特征并诱发侵袭和转移的过程。TAMs还被证明分泌表皮生长因子（EGF）以激活癌细胞中的表皮生长因子受体（EGFR）/细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）信号，从而促进EMT。
除了有助于肿瘤细胞的早期EMT，TAMs还参与准备转移前微环境（PMNs），即支持转移性生长的远处部位。巨噬细胞被各种肿瘤分泌因子募集到PMNs中，包括CCL2、CSF-1、VEGF、胎盘生长因子（PlGF）、TNF-α、TGF-β、外泌体和金属肽酶组织抑制剂（TIMP）-1。被募集和驻留的巨噬细胞的存在为播散性癌细胞归巢到PMNs提供了路线图，导致持续的转移性生长。
最近，CSF-1和CCL2被证明在单核细胞/巨噬细胞向转移部位的募集中起重要作用。利用CCL2-CCR2通路和涉及CCR1–CCL3自分泌信号的趋化因子级联反应，转移细胞招募单核细胞并将其分化为转移相关巨噬细胞（MAMs），后者通过抑制T细胞来支持肿瘤细胞的存活和转移。抑制CCR2或血管内皮生长因子受体（VEGFR）已被证明可以通过减少MAMs向靶器官的浸润来减少肿瘤细胞的转移和外渗。
TAMs在特定癌症转移中的作用：以胃癌和乳腺癌为例
胃癌
研究表明，TAMs的数量在胃癌的TME中高度增加。越来越多的证据表明巨噬细胞是胃癌发生和发展所必需的。在胃癌患者中，肿瘤基质中M2型巨噬细胞的数量与腹膜转移、血管生成和免疫反应相关。
研究发现，TAMs通过磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/Snail/MMP-9通路诱导EMT。叉头框转录因子（FOXQ1）在包括胃癌在内的多种恶性肿瘤中促进EMT和转移。研究表明，肿瘤细胞与TAMs共培养可通过FOXQ1诱导肿瘤细胞发生EMT并增强其侵袭特性。高迁移率族蛋白A（HMGA）家族蛋白，通过染色质改变调节基因表达。HMGA1B/2被证明能转录刺激POU类1同源框1（POU1F1）。POU1F1在胃癌中上调，其表达与不良预后相关。POU1F1的高表达通过C-X-C基序趋化因子配体12（CXCL12）/C-X-C趋化因子受体4型（CXCR4）轴调节巨噬细胞增殖、迁移和极化，从而诱导胃癌。
研究指出，TAMs分泌的TGF-β2通过促进Kindlin-2表达的TGF-β2/NF-κB/Kindlin-2轴在胃癌进展和转移中发挥作用。Kindlin-2在胃癌中过表达，并且与胃癌侵袭和转移显著相关。另一项研究报道，通过分泌IL-6和IL-8，经由JAK/STAT通路，胃癌相关间充质干细胞（GC-MSCs）刺激了M2巨噬细胞的极化。GC-MSCs通过促进EMT过程显著诱导胃癌的转移。研究提出了肿瘤细胞与巨噬细胞之间的串扰以促进肿瘤微环境中的癌症进展和转移；他们的研究表明CXCR2可被视为胃癌治疗的有希望的治疗靶点。巨噬细胞可以通过胃癌细胞中的CXCR2/信号转导和转录激活因子3（STAT3）促进肿瘤迁移。肿瘤细胞分泌TNF-α，并诱导巨噬细胞释放CXCL1和CXCL5。CXCL1和CXCL5刺激CXCR2以诱导胃癌中的EMT和转移。
乳腺癌
在乳腺癌中，TAMs控制所有转移途径，包括侵袭、血管内渗、向远处靶点的外渗和转移定植。局部侵袭高度依赖于细胞外基质（ECM）的特性。TAMs诱导ECM中MMPs、组织蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的表达，从而破坏ECM。此外，TAMs分泌的富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白（SPARC）、CCL18和EGF具有促肿瘤作用。这些成分介导了肿瘤细胞对纤连蛋白的附着、增加了调节性T细胞对肿瘤的浸润，并通过启动TAMs中的E2F3信号破坏了ECM的稳定性。
TAMs的一个亚群，表达TIE2的血管周围TAMs，表达VEGF-A以促进血管穿透。在小鼠乳腺肿瘤模型中，TIE2激酶或血管生成素-2（Ang2）（一种TIE2阻断配体）已被证明可以抑制血管内渗和转移。巨噬细胞通过诱导癌前病变中的EMT促进晚期转移。炎症单核细胞向转移前细胞的早期募集由CCL2-CCR2信号通路刺激，由此产生的单核细胞成为转移相关巨噬细胞（MAMs）。MAMs衍生的VEGF-A刺激肿瘤细胞的外渗和播散。此外，CCL2-CCR2信号激活MAMs中的CCL3-CCR1信号，以支持它们在转移部位的积累。这个过程在几种乳腺癌转移小鼠模型中促进了乳腺癌细胞的流出和转移。
此外，CCL2刺激TAM产生IL-1β，导致小鼠乳腺肿瘤转移的中性粒细胞介导的促进。这些数据表明，一条或多条CCL2-CCR2信号通路介导乳腺癌进展。在乳腺癌肺转移的小鼠模型中，肿瘤细胞接种后的转移细胞生长需要持续的巨噬细胞募集，并且可以通过条件性巨噬细胞抑制来减少。Ang2-TIE2通路有助于接种后的转移性生长。阻断这些信号通路显著减少了小鼠模型中的转移性生长。
此外，在TAMs上与M2标记共表达的MARCO清道夫识别受体，与促进乳腺癌转移有关。重要的是，临床前研究已经证明，用MARCO抗体治疗携带4T1乳腺癌细胞系的小鼠，可以将M2型TAMs重编程为M1型，从而抑制转移。此外，它还增加了引流淋巴结中生发中心的形成和CD4+/CD8+T细胞的比例，从而提高了肿瘤的免疫原性。
